3. Движение проводника с током в магнитном поле

Все задачи в этом разделе решают путем применения правила левой руки:

Левую руку располагают так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, четыре пальца были направлены по току; тогда отставленный на 90° большой палец расположится вдоль направления действующей на проводник силы.

302 (э). Соберите установку, изображенную на рисунке 58. Определите направление силы, действующей на проводник с током. Правильность решения проверьте опытом.

Ответ. Проводник будет отклоняться вправо.

Рис. 58.

Рис. 59.

Рис. 60.

303. Укажите направление силовых линий магнитного поля, изображенного на рисунке 59.

Ответ. Силовые линии направлены снизу вверх.

304. Правильно ли указано направление сил, действующих на рамку (рис. 60)?

Решение. По правилу левой руки определяют направление сил, действующих на обе стороны рамки. Получившаяся пара сил соответстйует показанной на рисунке 60.

305. Что нужно сделать для того, чтобы изменить направление поворота рамки (рис. 60)? Как следует усовершенствовать установку, чтобы рамка вращалась непрерывно?

Ответ. Направление поворота рамки можно изменить, меняя направление тока в рамке или направление силовых линий магнитного поля (поменять местами магнитные полюса).

Непрерывного вращения рамки достигают с помощью особого устройства, которое называется коллектором. К концам рамки присоединяют в этом случае полукольца (рис. 61), к которым через скользящие контакты подводят ток. Хотя рамка и будет вращаться, но у северного и южного полюсов магнита все время будут проводники рамки с одним и тем же направлением тока в них.

Рис. 61.

В заключение курса физики VII класса изучают явление электромагнитной индукции. Направление индукционного тока учащиеся не должны определять, так как правило правой руки изложено в параграфе для дополнительного чтения.

Если же будет необходимость, то учитель может рассмотреть несколько задач на определение направления индукционного тока, но задач чрезвычайно простых, где применение правила правой руки не встречает затруднений.

Примером такой простой и в то же время необязательной задачи может служить следующая задача.

306. На рисунке 62 показаны полюса магнита. Как будет направлен индукционный ток в замкнутом проводнике, который движется между полюсами магнита сверху вниз перпендикулярно силовым линиям магнитного поля?

Решение. Правую руку располагаем так, чтобы в ее ладонь входили силовые линии магнитного поля. Отставленный на 90° большой палец направляем по движению проводника (вниз). Четыре пальца руки показывают направление индукционного

Рис. 62.

тока. На рисунке 62 этот ток обозначен

Также в ознакомительном плане рассматривают явление радиоактивного распада.

Для сильных учащихся здесь возможно предложить задачи, которые приводим ниже.

Если построить при изложении вопроса о радиоактивном распаде диаграмму, характеризующую процесс распада радиоактивного вещества (рис. 63), то учащиеся смогут оперировать понятием периода полураспада. На диаграмме столбиками показано первоначальное количество вещества и оставшиеся количества вещества по истечении времени, равного одному, двум, трем и т. д. периодам полураспада.

307. Период полураспада радия 1590 лет. Через какое время имеющееся сейчас количество радия уменьшится в 4 раза?

Решение. Пользуясь диаграммой (рис. 63), устанавливаем, что количество вещества уменьшится в 4 раза через 2 периода полураспада. Для радия — через 1590 лет лет.

Очень важно подчеркнуть, что время, за которое распадется все вещество, бесконечно велико.

Возможно также предложить обратную задачу, когда известно время распада и часть оставшегося после распада вещества, а требуется определить период полураспада,

В учебнике рассматривается случай отклонения а- и -лучей в электрическом поле.

Можно этот случай разобрать в виде задач.

308. Как отклонятся а- и -лучи в электрическом поле (рис. 64, а)?

Решение, -лучи представляют собой поток положительно, а -лучи — поток отрицательно заряженных частиц. На заряженные частицы действует

Рис. 63. (см. скан)

Рис. 64.

Рис. 65.

электрическое поле, возникшее между заряженными пластинками, -частицы будут отклоняться влево, -частицы — вправо, у-лучи в электрическом поле не отклоняются. В итоге пучок, выходящий из ампулы, распадается на три пучка лучей (рис. 64, б).

Еще больший интерес представляет задача по определению отклонения а- и -лучей в магнитном поле. Это пример сложной качественной задачи. Предлагать ее следует только сильным учащимся.

309. Как отклонятся а- и -лучи в магнитном поле, если расположение полюсов магнита такое, как изображено на рисунке 65?

Решение. Потоки а- и -частиц можно уподобить токам, но разных направлений. Направление движения -частиц совпадает с направлением тока, который эти частицы образует. Направление же движения -частиц противоположно току, который возникает из-за движения этих частиц. Применяя правило левой руки, определяют отклонение частиц: -частицы отклоняются от нас за чертеж, а -частицы — на нас.

Левую руку надо располагать между полюсами магнита, ладонью к северному полюсу, четыре вытянутых пальца направлять по току (по направлению движения -частиц и в противоположном направлении для -частиц). Большой отогнутый палец показывает, куда отклоняются частицы.